圖1 數(shù)控銑加工中心工藝布置圖

　　數(shù)控仿形銑加工中心有1個主軸松苹；7個數(shù)控軸：X軸、Y軸切果、Z軸骏卿、A軸、C軸淘太、刀庫軸、附件軸规丽；一個PLC軸：W橫梁軸蒲牧。其中X/Y/Z三軸可插補聯(lián)動，若使用RM40多功能銑頭則增加A軸和C軸，C軸由主軸電機驅動冰抢，且A軸和C軸均由鼠牙盤定位松嘶；W軸為橫梁軸，不屬于數(shù)控軸挎扰，由受控于數(shù)控系統(tǒng)PLC的一臺LS變頻器驅動翠订，只有上下兩個極限位置，屬PLC軸遵倦。由以上描述知3＋2軸數(shù)控仿形銑加工中心實際上指插補聯(lián)動的X/Y/Z三軸加上能實現(xiàn)斜面加工的A/C兩軸尽超。X、Y梧躺、Z三軸的位置反饋采用HEIDENHAIN LB326光柵尺似谁，經(jīng)EXE進行信號轉接后聯(lián)入NUM760F。W軸橫梁軸由LEROY SOMER變頻器進行高低兩位置的調(diào)節(jié)控制遣惊。

　　機床數(shù)控系統(tǒng)改造前配置簡述SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控銑上的組態(tài)描述

　　840D系統(tǒng)改造主要配置列表钓赛，如表1所示。

　　機床數(shù)控系統(tǒng)改造后的配置簡述

　　NCU 數(shù)控單元

　　數(shù)字控制核心NCK的硬件裝置渠盅。NCU單元集成了SINUMERIK 840D CNC CPU 和S7-300 PLC CPU 芯片勃说，包括數(shù)控軟件和PLC軟件。數(shù)控銑系統(tǒng)選型為NCU573.5供辰；

　　人機交互裝置

　　數(shù)控銑加工中心選用PCU50货瘫，其人機操作界面選用OP010及MCP，兩者建立起SINUMERIK 840D系統(tǒng)與機床操作人員之間的交互界面休惰。同時配備HHU手持單元鬓灼。

　　可編程序控制器PLC

　　SINUMERIK 840D系統(tǒng)集成了S7-300-2DP 的PLC，并通過通訊模塊IM361擴展外部的I/O 模塊杜凌。數(shù)控銑系統(tǒng)選型為S7-317-2DP瘪吭。

　　驅動裝置

　　數(shù)控銑系統(tǒng)伺服驅動選型為SIMOD RIVE 611D，配以1FT6/1FK6系列進給電機和1PH7系列主軸電機名篷。數(shù)控銑數(shù)控系統(tǒng)安裝布置示意圖如下如圖2所示：

圖2數(shù)控銑數(shù)控系統(tǒng)安裝布置示意圖

　　數(shù)控銑數(shù)控系統(tǒng)配置概述

　　外掛系統(tǒng)的組成

　　X经芋、Y、Z三軸的位置反饋仍采用HEIDENHAIN LB326光柵尺途茫，經(jīng)SIEMENS SUV進行信號轉接后聯(lián)入840D系統(tǒng)碟嘴。W軸橫梁軸仍采用受控于840D系統(tǒng)PLC的LEROY SOMER變頻器進行高低兩位置的調(diào)節(jié)控制。CAD/CAM三維圖形編程仍采用CIMATRON E囊卜，但其后置處理程序是針對840D系統(tǒng)重新編制的娜扇。測量系統(tǒng)仍采用RENISHAW測頭，但改用無線接收的找正系統(tǒng)栅组。圖3示出系統(tǒng)配置圖雀瓢。

圖3 數(shù)控銑840D數(shù)控系統(tǒng)配置示意圖

　　SINUMERIK 840D系統(tǒng)在數(shù)控仿形銑改造中自動換刀程序的編制

　　在采用SINUMERIK 840D改造數(shù)控銑數(shù)控系統(tǒng)的工作中，自動換刀程序的編制為一個難點。在機床加工過程中刃麸，依據(jù)零件加工程序中對刀具的要求對刀庫中30把刀具中的目標刀具進行準確地選擇換刀醒叁、自動補償、自動連續(xù)加工泊业；有時候需先退刀把沼，然后更換合適所選刀具的附件頭，最后再掛刀加工; 有時候則需根據(jù)所要更換刀具或附件的長度要求自動調(diào)整橫梁W軸的高低位吁伺，這就是自動換刀程序要實現(xiàn)的功能饮睬，特別是后兩種情形較為復雜，對于換刀苦频、換附件清截、橫梁換位后進行連續(xù)加工時各軸定位的精度要求非常高，故程序編制較為復雜梧杠。

　　宏程序的編制

　　數(shù)控銑系統(tǒng)改造中自動換刀程序主要是通過編寫宏程序弧蜒，聯(lián)系相關機器參數(shù)、接口信號及PLC程序來實現(xiàn)的啤都。

　　與自動換刀程序有關的宏程序列表如下：

CONTROL1/ CONTROL2 (保護蓋板拾起/卸下控制程序）
CONTROL3/ CONTROL4 (AL40拾起/卸下控制程序）
CONTROL5/ CONTROL6 (RM40拾起/卸下控制程序）
CONTROL7(主軸刀具返回刀庫控制程序）
CONTROL8/ CONTROL9 (系統(tǒng)取刀/刀具返回控制程序）
CONTROL10(刀具自動交換程序）
CONTROL11/ CONTROL12 / CONTROL13 (保護蓋板/ AL40/ RM40自動交換控制程序）
CONTROL14/ CONTROL15 (A軸夾緊/松開控制程序）
CONTROL16/ CONTROL17 (C軸夾緊/松開控制程序）
CONTROL18－CONTROL21 (C軸旋轉0/90/180/270控制程序）
CONTROL22/ CONTROL23 (橫梁上升/下降控制程序）
CONTROL35/ CONTROL36 (X,Y,Z軸/U,V軸回零控制程序）

　　　上述與自動換刀有關的宏程序有部分被定義為M功能由零件加工程序直接編程時使用砰穗，有些則由宏程序在其內(nèi)部調(diào)用，如CONTROL1－CONTROL9溃锤。

　　R參數(shù)在編程中的應用

　　在Control10自動換刀宏程序中渣么，涉及到許多變量計算，主要包括換刀前各軸位置記憶灿拗、橫梁高低位記憶蛋鸡、附件頭類型記憶、刀具數(shù)據(jù)記憶等侍上，這些數(shù)據(jù)在更換刀具弓候、更換附件、橫梁移動完畢后經(jīng)重新計算后才能保障連續(xù)加工作業(yè)的進行他匪。在宏程序中使用R參數(shù)編程可以簡化變量計算菇存，故宏程序中的R參數(shù)主要是在刀具交換、附件頭交換及橫梁位置控制時記憶和處理各軸的運行狀態(tài)邦蜜、標志位和位置值依鸥。涉及使用的R參數(shù)定義如下：

R900/ R903/ R906 工作區(qū)附件為保護蓋板/ RL40/ RM40時，換刀時刻Y軸位置
R901/ R904/ R907 工作區(qū)附件為保護蓋板/ RL40/ RM40時悼沈，換刀時刻Z軸位置
R902/ R905/ R908 工作區(qū)附件為保護蓋板/ RL40/ RM40時贱迟，換刀時刻主軸位置
R910/ R911/ R912 換附件時,Y軸/Z軸/主軸位置
R913 橫梁高位到低位距離
R916 換刀時減速距離
R917 換刀時刀具提升距離
R918/ R919換附件時Z軸下降/上升減速距離
R940/ R941A軸/C軸位置

　　接口信號的使用

　　840D系統(tǒng)的接口信號是非常繁雜的，正確合理使用接口信號進行編程是設備穩(wěn)定工作的前提井辆，下面只針對數(shù)控銑自動換刀編程中的接口信號進行簡介关筒。

　　M功能定義

　　與自動換刀有關的宏程序有部分被定義為M功能溶握，M功能在零件加工程序中可以直接編程使用杯缺。連接M功能的接口信號為通道信號蒸播，因只使用了通道1，故M功能由DB21數(shù)據(jù)塊DBB194開始的后續(xù)字節(jié)解碼萍肆。涉及數(shù)控銑自動換刀的M功能對應的接口信號及定義如下：

DEFINE M6 AS CONTROL10 （ DB21.DBX194.6 ）
DEFINE M31 AS CONTROL11 （ DB21.DBX197.7 ）
DEFINE M32 AS CONTROL12 （ DB21.DBX198.0 ）
DEFINE M33 AS CONTROL13 （ DB21.DBX198.1 ）
DEFINE M35 AS CONTROL35 （ DB21.DBX198.3 ）
DEFINE M36 AS CONTROL36 （ DB21.DBX198.4 ）
DEFINE M10 AS CONTROL14 （ DB21.DBX195.2 ）
DEFINE M11 AS CONTROL15 （ DB21.DBX195.3 ）
DEFINE M20 AS CONTROL16 （ DB21.DBX196.4 ）
DEFINE M21 AS CONTROL17 （ DB21.DBX196.5 ）
DEFINE M125 AS CONTROL22（ DB21.DBX194.6 ）
DEFINE M126 AS CONTROL23（ DB21.DBX194.6 ）
DEFINE M173 AS CONTROL18（ DB21.DBX194.6 ）
DEFINE M174 AS CONTROL19（ DB21.DBX194.6 ）
DEFINE M175 AS CONTROL20（ DB21.DBX194.6 ）
DEFINE M176 AS CONTROL21（ DB21.DBX194.6 ）

　　宏變量定義

　　宏程序中的R參數(shù)主要是在刀具交換袍榆、附件頭交換及橫梁位置控制時記憶和處理各軸位置值，而機床動作的標志位有很大一部分是由宏變量來處理的笆犀，與自動換刀程序有關的宏變量定義如下:

$A_IN[10> ==1 （ DB10.DBX123.1 ）主軸頭松刀
$A_IN[12> ==1 （ DB10.DBX123.3 ）主軸頭握刀
$A_IN[13> ==1 （ DB10.DBX123.4 ）橫梁低位
$A_IN[14> ==1 （ DB10.DBX123.5 ）橫梁高位
$A_IN[15> ==1 （ DB10.DBX123.6 ）刀庫門開
$A_IN[16> ==1 （ DB10.DBX123.7 ）主軸握刀刀具號
$A_IN[17> ==1 （ DB10.DBX125.0 ）蓋板在位
$A_IN[18> ==1 （ DB10.DBX125.1 ）AL40在位
$A_IN[19> ==1 （ DB10.DBX125.2 ）RM40在位
$A_IN[20> ==1 （ DB10.DBX125.3 ）附件庫門開
$A_IN[21> ==1 （ DB10.DBX125.4 ）附件庫空
$A_IN[22> ==1 （ DB10.DBX125.5 ）中心松頭
$A_IN[23> ==1 （ DB10.DBX125.6 ）外圈松頭
$A_IN[24> ==1 （ DB10.DBX125.7 ）主軸還刀
$A_IN[36> ==1 （ DB10.DBX129.3 ）附件頭為蓋板
$A_IN[37> ==1 （ DB10.DBX129.4 ）附件頭為AL40
$A_IN[38> ==1 （ DB10.DBX129.5 ）附件頭為RM40
$A_IN[39> ==1 （ DB10.DBX129.6 ）主軸帶附件頭

　　信息報警接口信號簡述

　　數(shù)控機床故障報警信息在機床維修時可提供技術參考柜步，指明維修方向，所以編制完整準確的故障報警信息尤為重要锉纹。在數(shù)控銑系統(tǒng)改造過程中冲或，除系統(tǒng)所具有的故障報警信息外，我們還編制了大量的用戶報警信息残宽。

數(shù)控銑用戶報警信息主要分為兩部分：

　　以65000開始的故障信息主要在宏程序中編制腌棒，出故障時需調(diào)看相應宏程序內(nèi)宏變量的狀態(tài)，宏變量對應的接口信號如上節(jié)所述父吧。涉及自動換刀的該類故障報警有10條隧蜀。

　　以700000開始的故障信息主要在PLC程序中編制，其對應的接口信號區(qū)域為DB2.DBB180--DB2.DBB379秉唇。涉及自動換刀的該類故障報警有32條素矛。

　　STEP 7程序結構簡述

　　SINUMERIK 840D系統(tǒng)集成了S7-300-2DP 的PLC，并通過通訊模塊IM361擴展外部的I/O 模塊漆勉。PLC程序采用STEP 7編程撒蟀。因數(shù)控銑自動換刀程序主要是采用宏程序編制的，故在此只對STEP 7程序中用戶編制的功能塊及數(shù)據(jù)塊的定義作一個簡述：

FC32 系統(tǒng)初始化
FC33 X/Y/Z進給軸
FC34/ FC35 A軸/主軸
FC36/ FC37 刀庫U軸
FC38 附件庫V軸
FC39 PLC-NCK接口信號
FC40 機床液壓温鸽、潤滑系統(tǒng)
FC41/ FC42 橫梁W軸
FC45/ FC46 C軸
FC68 HHU手持單元
FC70 報警處理
FC71/FC73 用戶故障報警
FC72/FC74 用戶信息報警
DB2 PLC信息
DB10 NCK接口
DB11 工作方式組接口
DB21 NC通道接口
DB31/DB32/DB33 X軸/Y軸/Z軸
DB34/DB37 C軸/A軸
DB35/DB36 U軸/V軸

　　機床數(shù)據(jù)

　　840D數(shù)控系統(tǒng)機床數(shù)據(jù)是非常繁雜的保屯，正確合理地配置機床數(shù)據(jù)是設備穩(wěn)定工作的前提，配置調(diào)試機床數(shù)據(jù)需要豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗和技巧嗤朴，在這里就不對數(shù)控銑的機床參數(shù)一一描述了配椭，只針對SINUMERIK 840D系統(tǒng)機床數(shù)據(jù)的區(qū)域分類進行簡介。

　　840D系統(tǒng)機床數(shù)據(jù)可分為如下幾個區(qū)域：

1000-1799 驅動機床數(shù)據(jù)
9000-9999 顯示機床數(shù)據(jù)
10000-18999 通用機床數(shù)據(jù)
20000-28999 通道機床數(shù)據(jù)
30000-38999 軸機床數(shù)據(jù)
41000-41999 通用設定數(shù)據(jù)
42000-42999 通道設定數(shù)據(jù)
43000-43999 軸設定數(shù)據(jù)

　　SIEMENS產(chǎn)品的應用體會

　　神龍汽車公司屬歐資公司雹姊，設備多由歐洲進口股缸，故設備的自動化系統(tǒng)多為歐洲產(chǎn)品，且以大型機和總線產(chǎn)品居多吱雏，其中SIEMENS的SIMATIC自動化產(chǎn)品和SINUMERIK數(shù)控產(chǎn)品在設備中得到大量使用敦姻。在自動化生產(chǎn)線上，我們廣泛使用SIMATIC自動化產(chǎn)品：S7-400 PLC（H級和F級）歧杏，各類I/O模塊镰惦、功能模塊及網(wǎng)絡產(chǎn)品迷守、各種類型的OP/MP人機操作面板、WINCC工控機娩伴、MICROMASTER變頻器等產(chǎn)品脯纽，一些特殊設備如ABB機器人、INTRAMAT-CLM/CLC運動控制器等系統(tǒng)均配有PROFIBUS通信板以聯(lián)入SIMATIC系統(tǒng)靠牙；在沖壓模具加工尽架、發(fā)動機及變速箱制造等機加工設備上我們廣泛使用SINUMERIK數(shù)控產(chǎn)品，且多為高端的840D系統(tǒng)虎疗。

　　通過SIEMENS家族中這兩大類產(chǎn)品的使用糜罢，我們體會到：SIMATIC自動化產(chǎn)品和SINUMERIK數(shù)控產(chǎn)品雖屬不同類別的產(chǎn)品，但兩者間聯(lián)系十分緊密榄缸，以840D系統(tǒng)為例：SINUMERIK 840D的PLC實際上是SIMATIC的S7－300集成在NCU內(nèi)部蛹吱；NCU與系統(tǒng)其它部件的聯(lián)系也是通過SIMATIC產(chǎn)品的標準通信協(xié)議PROFIBUS-DP及MPI來完成的；通過PROFIBUS擴展的I/O模塊及功能模塊也是SIMATIC的標準產(chǎn)品涌疲；STEP 7是SIMATIC S7-300/400的編程工具晨每，也是SINUMERIK 840D PLC的編程工具，其硬件配置蛇热、網(wǎng)絡組態(tài)梗爸、程序編制均一樣；PROTOOL可以為SIMATIC的OP/MP人機面板編制圖形讹蘑，也可為SINUMERIK 840D的HMI開發(fā)圖形界面……末盔，凡是熟練使用過SIMATIC軟件的工程師都能夠很快地學習掌握SINUMERIK的產(chǎn)品選型、網(wǎng)絡組態(tài)座慰、設計編程等技巧陨舱。

　　接觸和學習SIEMENS自動化產(chǎn)品已有十余年了，從早期的S5 PLC到現(xiàn)在的各類SIEMENS產(chǎn)品版仔，從軋鋼設備到汽車生產(chǎn)設備游盲，熟悉和掌握自動化產(chǎn)品及數(shù)控產(chǎn)品的編程設計是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)及汽車生產(chǎn)廠家設備工程師所必需的，SIEMENS全系列產(chǎn)品為此提供了一個很好的平臺蛮粮，所以我對SIEMENS倡導的“全集成自動化”理念又多了一層理解：“全集成”不僅是項目的集成益缎，也是產(chǎn)品的集成 ，就向汽車廠家的“平臺理論”一樣然想，它們將是一個公司莺奔、一個行業(yè)未來產(chǎn)品發(fā)展的風向標。

　　結語

　　數(shù)控銑加工中心數(shù)控系統(tǒng)改造工作于2005年8月正式完工并交付使用变泄，并擔負著繁重的新車型模具加工工作令哟，無論是從系統(tǒng)穩(wěn)定性，還是從系統(tǒng)功能上看怔哮，840D數(shù)控系統(tǒng)與FOREST-LINE機床融為一體瓜收，表現(xiàn)出卓越的品質(zhì)翼抡。鑒于SINUMERIK 840D在數(shù)控仿形銑加工中心系統(tǒng)改造上成功的應用，我們在工廠二期能力擴建項目的新設備選型及舊設備改造方面均把SIEMENS產(chǎn)品列為首選箭雪，我們的理念是：用世界一流的設備制造中國一流的轎車响奋。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡分享宽舱，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責民沈，也不構成任何其他建議还凸。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布荸脂、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺童盏，不為其版權負責奕辖。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片呛疫、文字如涉及作品版權問題鲫肿，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權并按國家標準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容甫恩，以保證您的權益逆济！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。